xen: update mask_rw_pte after kernel page tables init changes
[linux-3.10.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/module.h>
47 #include <linux/gfp.h>
48 #include <linux/memblock.h>
49 #include <linux/seq_file.h>
50
51 #include <asm/pgtable.h>
52 #include <asm/tlbflush.h>
53 #include <asm/fixmap.h>
54 #include <asm/mmu_context.h>
55 #include <asm/setup.h>
56 #include <asm/paravirt.h>
57 #include <asm/e820.h>
58 #include <asm/linkage.h>
59 #include <asm/page.h>
60 #include <asm/init.h>
61 #include <asm/pat.h>
62
63 #include <asm/xen/hypercall.h>
64 #include <asm/xen/hypervisor.h>
65
66 #include <xen/xen.h>
67 #include <xen/page.h>
68 #include <xen/interface/xen.h>
69 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
70 #include <xen/interface/version.h>
71 #include <xen/interface/memory.h>
72 #include <xen/hvc-console.h>
73
74 #include "multicalls.h"
75 #include "mmu.h"
76 #include "debugfs.h"
77
78 #define MMU_UPDATE_HISTO        30
79
80 /*
81  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
82  * Also protects non-atomic updates of current_pages and driver_pages, and
83  * balloon lists.
84  */
85 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
86
87 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
88
89 static struct {
90         u32 pgd_update;
91         u32 pgd_update_pinned;
92         u32 pgd_update_batched;
93
94         u32 pud_update;
95         u32 pud_update_pinned;
96         u32 pud_update_batched;
97
98         u32 pmd_update;
99         u32 pmd_update_pinned;
100         u32 pmd_update_batched;
101
102         u32 pte_update;
103         u32 pte_update_pinned;
104         u32 pte_update_batched;
105
106         u32 mmu_update;
107         u32 mmu_update_extended;
108         u32 mmu_update_histo[MMU_UPDATE_HISTO];
109
110         u32 prot_commit;
111         u32 prot_commit_batched;
112
113         u32 set_pte_at;
114         u32 set_pte_at_batched;
115         u32 set_pte_at_pinned;
116         u32 set_pte_at_current;
117         u32 set_pte_at_kernel;
118 } mmu_stats;
119
120 static u8 zero_stats;
121
122 static inline void check_zero(void)
123 {
124         if (unlikely(zero_stats)) {
125                 memset(&mmu_stats, 0, sizeof(mmu_stats));
126                 zero_stats = 0;
127         }
128 }
129
130 #define ADD_STATS(elem, val)                    \
131         do { check_zero(); mmu_stats.elem += (val); } while(0)
132
133 #else  /* !CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
134
135 #define ADD_STATS(elem, val)    do { (void)(val); } while(0)
136
137 #endif /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */
138
139
140 /*
141  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
142  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
143  * Each page can map 2MB.
144  */
145 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
146 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
147
148 #ifdef CONFIG_X86_64
149 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
150 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
151 #endif /* CONFIG_X86_64 */
152
153 /*
154  * Note about cr3 (pagetable base) values:
155  *
156  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
157  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
158  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
159  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
160  * be self-consistent.
161  *
162  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
163  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
164  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
165  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
166  */
167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
168 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
169
170
171 /*
172  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
173  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
174  */
175 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
176
177 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
178 {
179         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
180
181         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
182 }
183
184 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
185 {
186         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
187         unsigned int level;
188         pte_t *pte;
189         unsigned offset;
190
191         /*
192          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
193          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
194          */
195         if (virt_addr_valid(vaddr))
196                 return virt_to_machine(vaddr);
197
198         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
199
200         pte = lookup_address(address, &level);
201         BUG_ON(pte == NULL);
202         offset = address & ~PAGE_MASK;
203         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
204 }
205 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
206
207 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
208 {
209         pte_t *pte, ptev;
210         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
211         unsigned int level;
212
213         pte = lookup_address(address, &level);
214         if (pte == NULL)
215                 return;         /* vaddr missing */
216
217         ptev = pte_wrprotect(*pte);
218
219         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
220                 BUG();
221 }
222
223 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
224 {
225         pte_t *pte, ptev;
226         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
227         unsigned int level;
228
229         pte = lookup_address(address, &level);
230         if (pte == NULL)
231                 return;         /* vaddr missing */
232
233         ptev = pte_mkwrite(*pte);
234
235         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
236                 BUG();
237 }
238
239
240 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
241 {
242         struct page *page = virt_to_page(ptr);
243
244         return PagePinned(page);
245 }
246
247 static bool xen_iomap_pte(pte_t pte)
248 {
249         return pte_flags(pte) & _PAGE_IOMAP;
250 }
251
252 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
253 {
254         struct multicall_space mcs;
255         struct mmu_update *u;
256
257         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
258         u = mcs.args;
259
260         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
261         u->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
262         u->val = pte_val_ma(pteval);
263
264         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
265
266         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
267 }
268 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
269
270 static void xen_set_iomap_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
271 {
272         xen_set_domain_pte(ptep, pteval, DOMID_IO);
273 }
274
275 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
276 {
277         struct multicall_space mcs;
278         struct mmu_update *u;
279
280         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
281
282         if (mcs.mc != NULL) {
283                 ADD_STATS(mmu_update_extended, 1);
284                 ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], -1);
285
286                 mcs.mc->args[1]++;
287
288                 if (mcs.mc->args[1] < MMU_UPDATE_HISTO)
289                         ADD_STATS(mmu_update_histo[mcs.mc->args[1]], 1);
290                 else
291                         ADD_STATS(mmu_update_histo[0], 1);
292         } else {
293                 ADD_STATS(mmu_update, 1);
294                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
295                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
296                 ADD_STATS(mmu_update_histo[1], 1);
297         }
298
299         u = mcs.args;
300         *u = *update;
301 }
302
303 void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
304 {
305         struct mmu_update u;
306
307         preempt_disable();
308
309         xen_mc_batch();
310
311         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
312         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
313         u.val = pmd_val_ma(val);
314         xen_extend_mmu_update(&u);
315
316         ADD_STATS(pmd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
317
318         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
319
320         preempt_enable();
321 }
322
323 void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
324 {
325         ADD_STATS(pmd_update, 1);
326
327         /* If page is not pinned, we can just update the entry
328            directly */
329         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
330                 *ptr = val;
331                 return;
332         }
333
334         ADD_STATS(pmd_update_pinned, 1);
335
336         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
337 }
338
339 /*
340  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
341  * and protection flags for that frame.
342  */
343 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
344 {
345         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
346 }
347
348 void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
349                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
350 {
351         if (xen_iomap_pte(pteval)) {
352                 xen_set_iomap_pte(ptep, pteval);
353                 goto out;
354         }
355
356         ADD_STATS(set_pte_at, 1);
357 //      ADD_STATS(set_pte_at_pinned, xen_page_pinned(ptep));
358         ADD_STATS(set_pte_at_current, mm == current->mm);
359         ADD_STATS(set_pte_at_kernel, mm == &init_mm);
360
361         if (mm == current->mm || mm == &init_mm) {
362                 if (paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU) {
363                         struct multicall_space mcs;
364                         mcs = xen_mc_entry(0);
365
366                         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, addr, pteval, 0);
367                         ADD_STATS(set_pte_at_batched, 1);
368                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
369                         goto out;
370                 } else
371                         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(addr, pteval, 0) == 0)
372                                 goto out;
373         }
374         xen_set_pte(ptep, pteval);
375
376 out:    return;
377 }
378
379 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
380                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
381 {
382         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
383         return *ptep;
384 }
385
386 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
387                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
388 {
389         struct mmu_update u;
390
391         xen_mc_batch();
392
393         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
394         u.val = pte_val_ma(pte);
395         xen_extend_mmu_update(&u);
396
397         ADD_STATS(prot_commit, 1);
398         ADD_STATS(prot_commit_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
399
400         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
401 }
402
403 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
404 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
405 {
406         if (val & _PAGE_PRESENT) {
407                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
408                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
409                 val = ((pteval_t)mfn_to_pfn(mfn) << PAGE_SHIFT) | flags;
410         }
411
412         return val;
413 }
414
415 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
416 {
417         if (val & _PAGE_PRESENT) {
418                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
419                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
420                 unsigned long mfn;
421
422                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
423                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
424                 else
425                         mfn = pfn;
426                 /*
427                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
428                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
429                  * information about the original pfn, so
430                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
431                  */
432                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
433                         mfn = 0;
434                         flags = 0;
435                 } else {
436                         /*
437                          * Paramount to do this test _after_ the
438                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
439                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
440                          */
441                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
442                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
443                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
444                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
445                         }
446                 }
447                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
448         }
449
450         return val;
451 }
452
453 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
454 {
455         if (val & _PAGE_PRESENT) {
456                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
457                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
458
459                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
460                    just use it as-is. */
461                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
462         }
463
464         return val;
465 }
466
467 pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
468 {
469         pteval_t pteval = pte.pte;
470
471         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
472         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
473                 WARN_ON(!pat_enabled);
474                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
475         }
476
477         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
478                 return pteval;
479
480         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
481 }
482 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
483
484 pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
485 {
486         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
487 }
488 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
489
490 /*
491  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
492  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
493  * types.
494  *
495  * We expect Linux's PAT set as follows:
496  *
497  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
498  * 0                     WB       WB     WB
499  * 1            PWT      WC       WT     WT
500  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
501  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
502  * 4    PAT              WB       WC     WB
503  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
504  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
505  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
506  */
507
508 void xen_set_pat(u64 pat)
509 {
510         /* We expect Linux to use a PAT setting of
511          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
512         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
513 }
514
515 pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
516 {
517         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
518
519         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
520          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
521          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
522          * things work out OK...
523          *
524          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
525          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
526          */
527         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
528                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
529                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
530         }
531
532         /*
533          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
534          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
535          * mappings are just dummy local mappings to keep other
536          * parts of the kernel happy.
537          */
538         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
539             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
540                 pte = iomap_pte(pte);
541         } else {
542                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
543                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
544         }
545
546         return native_make_pte(pte);
547 }
548 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
549
550 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
551 pte_t xen_make_pte_debug(pteval_t pte)
552 {
553         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
554         phys_addr_t other_addr;
555         bool io_page = false;
556         pte_t _pte;
557
558         if (pte & _PAGE_IOMAP)
559                 io_page = true;
560
561         _pte = xen_make_pte(pte);
562
563         if (!addr)
564                 return _pte;
565
566         if (io_page &&
567             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
568                 other_addr = pfn_to_mfn(addr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
569                 WARN(addr != other_addr,
570                         "0x%lx is using VM_IO, but it is 0x%lx!\n",
571                         (unsigned long)addr, (unsigned long)other_addr);
572         } else {
573                 pteval_t iomap_set = (_pte.pte & PTE_FLAGS_MASK) & _PAGE_IOMAP;
574                 other_addr = (_pte.pte & PTE_PFN_MASK);
575                 WARN((addr == other_addr) && (!io_page) && (!iomap_set),
576                         "0x%lx is missing VM_IO (and wasn't fixed)!\n",
577                         (unsigned long)addr);
578         }
579
580         return _pte;
581 }
582 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte_debug);
583 #endif
584
585 pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
586 {
587         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
588         return native_make_pgd(pgd);
589 }
590 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
591
592 pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
593 {
594         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
595 }
596 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
597
598 void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
599 {
600         struct mmu_update u;
601
602         preempt_disable();
603
604         xen_mc_batch();
605
606         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
607         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
608         u.val = pud_val_ma(val);
609         xen_extend_mmu_update(&u);
610
611         ADD_STATS(pud_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
612
613         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
614
615         preempt_enable();
616 }
617
618 void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
619 {
620         ADD_STATS(pud_update, 1);
621
622         /* If page is not pinned, we can just update the entry
623            directly */
624         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
625                 *ptr = val;
626                 return;
627         }
628
629         ADD_STATS(pud_update_pinned, 1);
630
631         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
632 }
633
634 void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
635 {
636         if (xen_iomap_pte(pte)) {
637                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
638                 return;
639         }
640
641         ADD_STATS(pte_update, 1);
642 //      ADD_STATS(pte_update_pinned, xen_page_pinned(ptep));
643         ADD_STATS(pte_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
644
645 #ifdef CONFIG_X86_PAE
646         ptep->pte_high = pte.pte_high;
647         smp_wmb();
648         ptep->pte_low = pte.pte_low;
649 #else
650         *ptep = pte;
651 #endif
652 }
653
654 #ifdef CONFIG_X86_PAE
655 void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
656 {
657         if (xen_iomap_pte(pte)) {
658                 xen_set_iomap_pte(ptep, pte);
659                 return;
660         }
661
662         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
663 }
664
665 void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
666 {
667         ptep->pte_low = 0;
668         smp_wmb();              /* make sure low gets written first */
669         ptep->pte_high = 0;
670 }
671
672 void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
673 {
674         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
675 }
676 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
677
678 pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
679 {
680         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
681         return native_make_pmd(pmd);
682 }
683 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
684
685 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
686 pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
687 {
688         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
689 }
690 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
691
692 pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
693 {
694         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
695
696         return native_make_pud(pud);
697 }
698 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
699
700 pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
701 {
702         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
703         unsigned offset = pgd - pgd_page;
704         pgd_t *user_ptr = NULL;
705
706         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
707                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
708                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
709                 if (user_ptr)
710                         user_ptr += offset;
711         }
712
713         return user_ptr;
714 }
715
716 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
717 {
718         struct mmu_update u;
719
720         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
721         u.val = pgd_val_ma(val);
722         xen_extend_mmu_update(&u);
723 }
724
725 /*
726  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
727  * there's a page structure.  This implies:
728  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
729  *  2. It is always pinned
730  *  3. It has no user pagetable attached to it
731  */
732 void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
733 {
734         preempt_disable();
735
736         xen_mc_batch();
737
738         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
739
740         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
741
742         preempt_enable();
743 }
744
745 void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
746 {
747         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
748
749         ADD_STATS(pgd_update, 1);
750
751         /* If page is not pinned, we can just update the entry
752            directly */
753         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
754                 *ptr = val;
755                 if (user_ptr) {
756                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
757                         *user_ptr = val;
758                 }
759                 return;
760         }
761
762         ADD_STATS(pgd_update_pinned, 1);
763         ADD_STATS(pgd_update_batched, paravirt_get_lazy_mode() == PARAVIRT_LAZY_MMU);
764
765         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
766            user updates together. */
767         xen_mc_batch();
768
769         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
770         if (user_ptr)
771                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
772
773         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
774 }
775 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
776
777 /*
778  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
779  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
780  * callback function on each page it finds making up the page table,
781  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
782  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
783  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
784  * FIXADDR_TOP.
785  *
786  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
787  * because then we start getting into Xen's ptes.
788  *
789  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
790  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
791  */
792 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
793                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
794                                       enum pt_level),
795                           unsigned long limit)
796 {
797         int flush = 0;
798         unsigned hole_low, hole_high;
799         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
800         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
801
802         /* The limit is the last byte to be touched */
803         limit--;
804         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
805
806         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
807                 return 0;
808
809         /*
810          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
811          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
812          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
813          */
814         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
815         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
816
817         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
818 #if PTRS_PER_PUD > 1
819         pudidx_limit = pud_index(limit);
820 #else
821         pudidx_limit = 0;
822 #endif
823 #if PTRS_PER_PMD > 1
824         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
825 #else
826         pmdidx_limit = 0;
827 #endif
828
829         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
830                 pud_t *pud;
831
832                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
833                         continue;
834
835                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
836                         continue;
837
838                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
839
840                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
841                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
842
843                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
844                         pmd_t *pmd;
845
846                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
847                             pudidx > pudidx_limit)
848                                 goto out;
849
850                         if (pud_none(pud[pudidx]))
851                                 continue;
852
853                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
854
855                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
856                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
857
858                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
859                                 struct page *pte;
860
861                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
862                                     pudidx == pudidx_limit &&
863                                     pmdidx > pmdidx_limit)
864                                         goto out;
865
866                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
867                                         continue;
868
869                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
870                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
871                         }
872                 }
873         }
874
875 out:
876         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
877            a cue to do final things like tlb flushes. */
878         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
879
880         return flush;
881 }
882
883 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
884                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
885                                     enum pt_level),
886                         unsigned long limit)
887 {
888         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
889 }
890
891 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
892    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
893 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
894 {
895         spinlock_t *ptl = NULL;
896
897 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
898         ptl = __pte_lockptr(page);
899         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
900 #endif
901
902         return ptl;
903 }
904
905 static void xen_pte_unlock(void *v)
906 {
907         spinlock_t *ptl = v;
908         spin_unlock(ptl);
909 }
910
911 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
912 {
913         struct mmuext_op *op;
914         struct multicall_space mcs;
915
916         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
917         op = mcs.args;
918         op->cmd = level;
919         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
920         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
921 }
922
923 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
924                         enum pt_level level)
925 {
926         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
927         int flush;
928
929         if (pgfl)
930                 flush = 0;              /* already pinned */
931         else if (PageHighMem(page))
932                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
933                    highpage */
934                 flush = 1;
935         else {
936                 void *pt = lowmem_page_address(page);
937                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
938                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
939                 spinlock_t *ptl;
940
941                 flush = 0;
942
943                 /*
944                  * We need to hold the pagetable lock between the time
945                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
946                  * it.  If we don't, then other users may come in and
947                  * attempt to update the pagetable by writing it,
948                  * which will fail because the memory is RO but not
949                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
950                  *
951                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
952                  * entire pagetable's worth of locks during the
953                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
954                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
955                  * page while holding the lock.  This means the number
956                  * of locks we end up holding is never more than a
957                  * batch size (~32 entries, at present).
958                  *
959                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
960                  * the PTE pages independently, because we're
961                  * protected by the overall pagetable lock.
962                  */
963                 ptl = NULL;
964                 if (level == PT_PTE)
965                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
966
967                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
968                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
969                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
970
971                 if (ptl) {
972                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
973
974                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
975                            is completed. */
976                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
977                 }
978         }
979
980         return flush;
981 }
982
983 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
984    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
985    read-only, and can be pinned. */
986 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
987 {
988         xen_mc_batch();
989
990         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
991                 /* re-enable interrupts for flushing */
992                 xen_mc_issue(0);
993
994                 kmap_flush_unused();
995
996                 xen_mc_batch();
997         }
998
999 #ifdef CONFIG_X86_64
1000         {
1001                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1002
1003                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1004
1005                 if (user_pgd) {
1006                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1007                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1008                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1009                 }
1010         }
1011 #else /* CONFIG_X86_32 */
1012 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1013         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
1014         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1015                      PT_PMD);
1016 #endif
1017         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1018 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1019         xen_mc_issue(0);
1020 }
1021
1022 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
1023 {
1024         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
1025 }
1026
1027 /*
1028  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
1029  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
1030  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
1031  * process is under construction or destruction).
1032  *
1033  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
1034  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
1035  * matter all that much.
1036  */
1037 void xen_mm_pin_all(void)
1038 {
1039         struct page *page;
1040
1041         spin_lock(&pgd_lock);
1042
1043         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1044                 if (!PagePinned(page)) {
1045                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1046                         SetPageSavePinned(page);
1047                 }
1048         }
1049
1050         spin_unlock(&pgd_lock);
1051 }
1052
1053 /*
1054  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
1055  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
1056  * the book-keeping now.
1057  */
1058 static __init int xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1059                                   enum pt_level level)
1060 {
1061         SetPagePinned(page);
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
1066 {
1067         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
1068 }
1069
1070 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
1071                           enum pt_level level)
1072 {
1073         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
1074
1075         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
1076                 void *pt = lowmem_page_address(page);
1077                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1078                 spinlock_t *ptl = NULL;
1079                 struct multicall_space mcs;
1080
1081                 /*
1082                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
1083                  * pte locks, we must be holding the lock for while
1084                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
1085                  * concurrent updates from seeing it in this
1086                  * partially-pinned state.
1087                  */
1088                 if (level == PT_PTE) {
1089                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
1090
1091                         if (ptl)
1092                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1093                 }
1094
1095                 mcs = __xen_mc_entry(0);
1096
1097                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
1098                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
1099                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1100
1101                 if (ptl) {
1102                         /* unlock when batch completed */
1103                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1104                 }
1105         }
1106
1107         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1108 }
1109
1110 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1111 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1112 {
1113         xen_mc_batch();
1114
1115         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1116
1117 #ifdef CONFIG_X86_64
1118         {
1119                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1120
1121                 if (user_pgd) {
1122                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1123                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1124                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1125                 }
1126         }
1127 #endif
1128
1129 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1130         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1131         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1132                        PT_PMD);
1133 #endif
1134
1135         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1136
1137         xen_mc_issue(0);
1138 }
1139
1140 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1141 {
1142         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1147  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1148  */
1149 void xen_mm_unpin_all(void)
1150 {
1151         struct page *page;
1152
1153         spin_lock(&pgd_lock);
1154
1155         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1156                 if (PageSavePinned(page)) {
1157                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1158                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1159                         ClearPageSavePinned(page);
1160                 }
1161         }
1162
1163         spin_unlock(&pgd_lock);
1164 }
1165
1166 void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1167 {
1168         spin_lock(&next->page_table_lock);
1169         xen_pgd_pin(next);
1170         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1171 }
1172
1173 void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1174 {
1175         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1176         xen_pgd_pin(mm);
1177         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1178 }
1179
1180
1181 #ifdef CONFIG_SMP
1182 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1183    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1184 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1185 {
1186         struct mm_struct *mm = info;
1187         struct mm_struct *active_mm;
1188
1189         active_mm = percpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1190
1191         if (active_mm == mm)
1192                 leave_mm(smp_processor_id());
1193
1194         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1195            it has been flushed. */
1196         if (percpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1197                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1198 }
1199
1200 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1201 {
1202         cpumask_var_t mask;
1203         unsigned cpu;
1204
1205         if (current->active_mm == mm) {
1206                 if (current->mm == mm)
1207                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1208                 else
1209                         leave_mm(smp_processor_id());
1210         }
1211
1212         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1213         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1214                 for_each_online_cpu(cpu) {
1215                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1216                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1217                                 continue;
1218                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1219                 }
1220                 return;
1221         }
1222         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1223
1224         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1225            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1226            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1227            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1228            if needed. */
1229         for_each_online_cpu(cpu) {
1230                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1231                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1232         }
1233
1234         if (!cpumask_empty(mask))
1235                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1236         free_cpumask_var(mask);
1237 }
1238 #else
1239 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1240 {
1241         if (current->active_mm == mm)
1242                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1243 }
1244 #endif
1245
1246 /*
1247  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1248  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1249  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1250  * hypervisor, which is moderately expensive.
1251  *
1252  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1253  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1254  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1255  *
1256  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1257  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1258  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1259  */
1260 void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1261 {
1262         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1263         xen_drop_mm_ref(mm);
1264         put_cpu();
1265
1266         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1267
1268         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1269         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1270                 xen_pgd_unpin(mm);
1271
1272         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1273 }
1274
1275 static __init void xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1276 {
1277 }
1278
1279 static void xen_post_allocator_init(void);
1280
1281 static __init void xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1282 {
1283         xen_setup_shared_info();
1284         xen_post_allocator_init();
1285 }
1286
1287 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1288 {
1289         percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1290 }
1291
1292 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1293 {
1294         return percpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1295 }
1296
1297 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1298 {
1299         return percpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1300 }
1301
1302 static void xen_flush_tlb(void)
1303 {
1304         struct mmuext_op *op;
1305         struct multicall_space mcs;
1306
1307         preempt_disable();
1308
1309         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1310
1311         op = mcs.args;
1312         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1313         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1314
1315         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1316
1317         preempt_enable();
1318 }
1319
1320 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1321 {
1322         struct mmuext_op *op;
1323         struct multicall_space mcs;
1324
1325         preempt_disable();
1326
1327         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1328         op = mcs.args;
1329         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1330         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1331         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1332
1333         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1334
1335         preempt_enable();
1336 }
1337
1338 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1339                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1340 {
1341         struct {
1342                 struct mmuext_op op;
1343                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1344         } *args;
1345         struct multicall_space mcs;
1346
1347         if (cpumask_empty(cpus))
1348                 return;         /* nothing to do */
1349
1350         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1351         args = mcs.args;
1352         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1353
1354         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1355         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1356         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1357
1358         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1359                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1360         } else {
1361                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1362                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1363         }
1364
1365         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1366
1367         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1368 }
1369
1370 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1371 {
1372         return percpu_read(xen_cr3);
1373 }
1374
1375 static void set_current_cr3(void *v)
1376 {
1377         percpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1378 }
1379
1380 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1381 {
1382         struct mmuext_op *op;
1383         struct multicall_space mcs;
1384         unsigned long mfn;
1385
1386         if (cr3)
1387                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1388         else
1389                 mfn = 0;
1390
1391         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1392
1393         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1394
1395         op = mcs.args;
1396         op->cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1397         op->arg1.mfn = mfn;
1398
1399         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1400
1401         if (kernel) {
1402                 percpu_write(xen_cr3, cr3);
1403
1404                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1405                    been submitted. */
1406                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1407         }
1408 }
1409
1410 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1411 {
1412         BUG_ON(preemptible());
1413
1414         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1415
1416         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1417            respect to ipis */
1418         percpu_write(xen_cr3, cr3);
1419
1420         __xen_write_cr3(true, cr3);
1421
1422 #ifdef CONFIG_X86_64
1423         {
1424                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1425                 if (user_pgd)
1426                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1427                 else
1428                         __xen_write_cr3(false, 0);
1429         }
1430 #endif
1431
1432         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1433 }
1434
1435 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1436 {
1437         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1438         int ret = 0;
1439
1440         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1441
1442 #ifdef CONFIG_X86_64
1443         {
1444                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1445                 pgd_t *user_pgd;
1446
1447                 BUG_ON(page->private != 0);
1448
1449                 ret = -ENOMEM;
1450
1451                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1452                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1453
1454                 if (user_pgd != NULL) {
1455                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1456                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1457                         ret = 0;
1458                 }
1459
1460                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1461         }
1462 #endif
1463
1464         return ret;
1465 }
1466
1467 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1468 {
1469 #ifdef CONFIG_X86_64
1470         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1471
1472         if (user_pgd)
1473                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1474 #endif
1475 }
1476
1477 static __init pte_t mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1478 {
1479         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1480
1481 #ifdef CONFIG_X86_32
1482         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1483         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1484                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1485                                pte_val_ma(pte));
1486 #endif
1487
1488         /*
1489          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1490          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1491          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1492          * it is RO.
1493          */
1494         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1495                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_end)) ||
1496                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1497                 pte = pte_wrprotect(pte);
1498
1499         return pte;
1500 }
1501
1502 /* Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1503    doesn't allow RO pagetable pages to be remapped RW */
1504 static __init void xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1505 {
1506         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1507
1508         xen_set_pte(ptep, pte);
1509 }
1510
1511 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1512 {
1513         struct mmuext_op op;
1514         op.cmd = cmd;
1515         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1516         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1517                 BUG();
1518 }
1519
1520 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1521    everything is pinned. */
1522 static __init void xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1523 {
1524 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1525         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1526 #endif
1527         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1528         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1529 }
1530
1531 /* Used for pmd and pud */
1532 static __init void xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1533 {
1534 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1535         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1536 #endif
1537         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1538 }
1539
1540 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1541    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1542 static __init void xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1543 {
1544         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1545         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1546 }
1547
1548 static __init void xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1549 {
1550         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1551 }
1552
1553 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1554    attached to a pinned pagetable. */
1555 static void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn, unsigned level)
1556 {
1557         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1558
1559         if (PagePinned(virt_to_page(mm->pgd))) {
1560                 SetPagePinned(page);
1561
1562                 if (!PageHighMem(page)) {
1563                         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS((unsigned long)pfn)));
1564                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1565                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1566                 } else {
1567                         /* make sure there are no stray mappings of
1568                            this page */
1569                         kmap_flush_unused();
1570                 }
1571         }
1572 }
1573
1574 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1575 {
1576         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1577 }
1578
1579 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1580 {
1581         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1582 }
1583
1584 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1585 static void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1586 {
1587         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1588
1589         if (PagePinned(page)) {
1590                 if (!PageHighMem(page)) {
1591                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1592                                 pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1593                         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1594                 }
1595                 ClearPagePinned(page);
1596         }
1597 }
1598
1599 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1600 {
1601         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1602 }
1603
1604 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1605 {
1606         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1607 }
1608
1609 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1610 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1611 {
1612         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1613 }
1614
1615 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1616 {
1617         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1618 }
1619 #endif
1620
1621 void __init xen_reserve_top(void)
1622 {
1623 #ifdef CONFIG_X86_32
1624         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1625         struct xen_platform_parameters pp;
1626
1627         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1628                 top = pp.virt_start;
1629
1630         reserve_top_address(-top);
1631 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1632 }
1633
1634 /*
1635  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1636  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1637  */
1638 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1639 {
1640 #ifdef CONFIG_X86_64
1641         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1642 #else
1643         return __va(paddr);
1644 #endif
1645 }
1646
1647 /* Convert a machine address to physical address */
1648 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1649 {
1650         phys_addr_t paddr;
1651
1652         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1653         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1654
1655         return paddr;
1656 }
1657
1658 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1659 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1660 {
1661         return __ka(m2p(maddr));
1662 }
1663
1664 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1665 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1666 {
1667         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1668         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1669
1670         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1671                 BUG();
1672 }
1673
1674 static __init void xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1675 {
1676         unsigned pmdidx, pteidx;
1677         unsigned ident_pte;
1678         unsigned long pfn;
1679
1680         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1681                                       PAGE_SIZE);
1682
1683         ident_pte = 0;
1684         pfn = 0;
1685         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1686                 pte_t *pte_page;
1687
1688                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1689                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1690                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1691                 else {
1692                         /* Check for free pte pages */
1693                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1694                                 break;
1695
1696                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1697                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1698
1699                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1700                 }
1701
1702                 /* Install mappings */
1703                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1704                         pte_t pte;
1705
1706                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1707                                 continue;
1708
1709                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1710                         pte_page[pteidx] = pte;
1711                 }
1712         }
1713
1714         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1715                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1716
1717         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1718 }
1719
1720 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1721 {
1722         struct xen_machphys_mapping mapping;
1723         unsigned long machine_to_phys_nr_ents;
1724
1725         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1726                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1727                 machine_to_phys_nr_ents = mapping.max_mfn + 1;
1728         } else {
1729                 machine_to_phys_nr_ents = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1730         }
1731         machine_to_phys_order = fls(machine_to_phys_nr_ents - 1);
1732 }
1733
1734 #ifdef CONFIG_X86_64
1735 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1736 {
1737         pte_t *pte = v;
1738         int i;
1739
1740         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1741            as ptes. */
1742         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1743                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Set up the initial kernel pagetable.
1748  *
1749  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1750  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1751  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1752  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1753  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1754  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1755  * up.
1756  */
1757 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1758                                          unsigned long max_pfn)
1759 {
1760         pud_t *l3;
1761         pmd_t *l2;
1762
1763         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1764          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1765          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1766          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1767         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1768
1769         /* Zap identity mapping */
1770         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1771
1772         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1773         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1774         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1775         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1776
1777         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1778         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1779
1780         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1781         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1782
1783         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1784         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1785         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1786
1787         /* Set up identity map */
1788         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1789
1790         /* Make pagetable pieces RO */
1791         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1792         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1793         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1794         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1795         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1796         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1797
1798         /* Pin down new L4 */
1799         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1800                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1801
1802         /* Unpin Xen-provided one */
1803         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1804
1805         /* Switch over */
1806         pgd = init_level4_pgt;
1807
1808         /*
1809          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1810          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1811          * pgd.
1812          */
1813         xen_mc_batch();
1814         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1815         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1816
1817         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1818                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1819                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1820                       "XEN PAGETABLES");
1821
1822         return pgd;
1823 }
1824 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1825 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1826 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1827
1828 static __init void xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1829 {
1830         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1831
1832         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1833         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1834
1835         /*
1836          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1837          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1838          * read-only and then pin it.
1839          *
1840          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1841          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1842          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1843          * swapper_pg_dir.
1844          */
1845         swapper_kernel_pmd =
1846                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1847         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1848                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1849         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1850                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1851         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1852
1853         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1854         xen_write_cr3(cr3);
1855         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1856
1857         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1858                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1859         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1860         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1861
1862         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1863 }
1864
1865 __init pgd_t *xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1866                                          unsigned long max_pfn)
1867 {
1868         pmd_t *kernel_pmd;
1869
1870         initial_kernel_pmd =
1871                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1872
1873         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1874
1875         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1876         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1877
1878         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1879
1880         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1881         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1882                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1883
1884         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1885         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1886         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1887
1888         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1889
1890         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1891                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1892         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1893
1894         memblock_x86_reserve_range(__pa(xen_start_info->pt_base),
1895                       __pa(xen_start_info->pt_base +
1896                            xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE),
1897                       "XEN PAGETABLES");
1898
1899         return initial_page_table;
1900 }
1901 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1902
1903 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1904
1905 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1906 {
1907         pte_t pte;
1908
1909         phys >>= PAGE_SHIFT;
1910
1911         switch (idx) {
1912         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1913 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1914         case FIX_F00F_IDT:
1915 #endif
1916 #ifdef CONFIG_X86_32
1917         case FIX_WP_TEST:
1918         case FIX_VDSO:
1919 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1920         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1921 # endif
1922 #else
1923         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1924 #endif
1925         case FIX_TEXT_POKE0:
1926         case FIX_TEXT_POKE1:
1927                 /* All local page mappings */
1928                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1929                 break;
1930
1931 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1932         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1933                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1934                 break;
1935 #endif
1936
1937 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1938         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1939                 /*
1940                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1941                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1942                  */
1943                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1944                 break;
1945 #endif
1946
1947         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1948                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1949                    IO domain */
1950                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1951                 break;
1952
1953         default:
1954                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1955                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1956                 break;
1957         }
1958
1959         __native_set_fixmap(idx, pte);
1960
1961 #ifdef CONFIG_X86_64
1962         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1963            pagetable vsyscall mapping. */
1964         if (idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) {
1965                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1966                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1967         }
1968 #endif
1969 }
1970
1971 __init void xen_ident_map_ISA(void)
1972 {
1973         unsigned long pa;
1974
1975         /*
1976          * If we're dom0, then linear map the ISA machine addresses into
1977          * the kernel's address space.
1978          */
1979         if (!xen_initial_domain())
1980                 return;
1981
1982         xen_raw_printk("Xen: setup ISA identity maps\n");
1983
1984         for (pa = ISA_START_ADDRESS; pa < ISA_END_ADDRESS; pa += PAGE_SIZE) {
1985                 pte_t pte = mfn_pte(PFN_DOWN(pa), PAGE_KERNEL_IO);
1986
1987                 if (HYPERVISOR_update_va_mapping(PAGE_OFFSET + pa, pte, 0))
1988                         BUG();
1989         }
1990
1991         xen_flush_tlb();
1992 }
1993
1994 static __init void xen_post_allocator_init(void)
1995 {
1996 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG
1997         pv_mmu_ops.make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte_debug);
1998 #endif
1999         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
2000         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
2001         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
2002 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2003         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
2004 #endif
2005
2006         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
2007            (which it hasn't) */
2008         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
2009         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
2010         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
2011         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
2012 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2013         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
2014         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
2015 #endif
2016
2017 #ifdef CONFIG_X86_64
2018         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
2019 #endif
2020         xen_mark_init_mm_pinned();
2021 }
2022
2023 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
2024 {
2025         preempt_disable();
2026         xen_mc_flush();
2027         paravirt_leave_lazy_mmu();
2028         preempt_enable();
2029 }
2030
2031 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initdata = {
2032         .read_cr2 = xen_read_cr2,
2033         .write_cr2 = xen_write_cr2,
2034
2035         .read_cr3 = xen_read_cr3,
2036 #ifdef CONFIG_X86_32
2037         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
2038 #else
2039         .write_cr3 = xen_write_cr3,
2040 #endif
2041
2042         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2043         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2044         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2045         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2046
2047         .pte_update = paravirt_nop,
2048         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2049
2050         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2051         .pgd_free = xen_pgd_free,
2052
2053         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2054         .release_pte = xen_release_pte_init,
2055         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2056         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2057
2058         .set_pte = xen_set_pte_init,
2059         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2060         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2061
2062         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2063         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2064
2065         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2066         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2067
2068         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2069         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2070
2071 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2072         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2073         .pte_clear = xen_pte_clear,
2074         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2075 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2076         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2077
2078         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2079         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2080
2081 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2082         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2083         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2084         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2085
2086         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2087         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2088 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2089
2090         .activate_mm = xen_activate_mm,
2091         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2092         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2093
2094         .lazy_mode = {
2095                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2096                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2097         },
2098
2099         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2100 };
2101
2102 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2103 {
2104         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2105         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2106         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2107
2108         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2109 }
2110
2111 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2112 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2113 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2114
2115 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2116 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2117                                 unsigned long *in_frames,
2118                                 unsigned long *out_frames)
2119 {
2120         int i;
2121         struct multicall_space mcs;
2122
2123         xen_mc_batch();
2124         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2125                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2126
2127                 if (in_frames)
2128                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2129
2130                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2131                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2132
2133                 if (out_frames)
2134                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2135         }
2136         xen_mc_issue(0);
2137 }
2138
2139 /*
2140  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2141  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2142  * mfn.
2143  */
2144 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2145                                      unsigned long *mfns,
2146                                      unsigned long first_mfn)
2147 {
2148         unsigned i, limit;
2149         unsigned long mfn;
2150
2151         xen_mc_batch();
2152
2153         limit = 1u << order;
2154         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2155                 struct multicall_space mcs;
2156                 unsigned flags;
2157
2158                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2159                 if (mfns)
2160                         mfn = mfns[i];
2161                 else
2162                         mfn = first_mfn + i;
2163
2164                 if (i < (limit - 1))
2165                         flags = 0;
2166                 else {
2167                         if (order == 0)
2168                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2169                         else
2170                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2171                 }
2172
2173                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2174                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2175
2176                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2177         }
2178
2179         xen_mc_issue(0);
2180 }
2181
2182 /*
2183  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2184  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2185  * input, and populates mfns as output.
2186  *
2187  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2188  * satisfy the request or not.
2189  */
2190 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2191                                unsigned long *pfns_in,
2192                                unsigned long extents_out,
2193                                unsigned int order_out,
2194                                unsigned long *mfns_out,
2195                                unsigned int address_bits)
2196 {
2197         long rc;
2198         int success;
2199
2200         struct xen_memory_exchange exchange = {
2201                 .in = {
2202                         .nr_extents   = extents_in,
2203                         .extent_order = order_in,
2204                         .extent_start = pfns_in,
2205                         .domid        = DOMID_SELF
2206                 },
2207                 .out = {
2208                         .nr_extents   = extents_out,
2209                         .extent_order = order_out,
2210                         .extent_start = mfns_out,
2211                         .address_bits = address_bits,
2212                         .domid        = DOMID_SELF
2213                 }
2214         };
2215
2216         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2217
2218         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2219         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2220
2221         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2222         BUG_ON(success && (rc != 0));
2223
2224         return success;
2225 }
2226
2227 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2228                                  unsigned int address_bits)
2229 {
2230         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2231         unsigned long  flags;
2232         int            success;
2233
2234         /*
2235          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2236          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2237          * this function are redundant and can be ignored.
2238          */
2239
2240         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2241                 return 0;
2242
2243         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2244                 return -ENOMEM;
2245
2246         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2247
2248         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2249
2250         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2251         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2252
2253         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2254         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2255         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2256                                       1, order, &out_frame,
2257                                       address_bits);
2258
2259         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2260         if (success)
2261                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2262         else
2263                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2264
2265         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2266
2267         return success ? 0 : -ENOMEM;
2268 }
2269 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2270
2271 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2272 {
2273         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2274         unsigned long  flags;
2275         int success;
2276
2277         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2278                 return;
2279
2280         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2281                 return;
2282
2283         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2284
2285         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2286
2287         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2288         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2289
2290         /* 2. Zap current PTEs. */
2291         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2292
2293         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2294         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2295                                         0, out_frames, 0);
2296
2297         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2298         if (success)
2299                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2300         else
2301                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2302
2303         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2304 }
2305 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2306
2307 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2308 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2309 {
2310         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2311         int rc;
2312
2313         a.domid = DOMID_SELF;
2314         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2315         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2316         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2317 }
2318
2319 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2320 {
2321         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2322         int rc = 0;
2323
2324         a.domid = DOMID_SELF;
2325         a.gpa = 0x00;
2326         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2327         if (rc < 0) {
2328                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2329                 return 0;
2330         }
2331         return 1;
2332 }
2333
2334 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2335 {
2336         if (is_pagetable_dying_supported())
2337                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2338 }
2339 #endif
2340
2341 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2342
2343 struct remap_data {
2344         unsigned long mfn;
2345         pgprot_t prot;
2346         struct mmu_update *mmu_update;
2347 };
2348
2349 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2350                                  unsigned long addr, void *data)
2351 {
2352         struct remap_data *rmd = data;
2353         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2354
2355         rmd->mmu_update->ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptep).maddr;
2356         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2357         rmd->mmu_update++;
2358
2359         return 0;
2360 }
2361
2362 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2363                                unsigned long addr,
2364                                unsigned long mfn, int nr,
2365                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2366 {
2367         struct remap_data rmd;
2368         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2369         int batch;
2370         unsigned long range;
2371         int err = 0;
2372
2373         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2374
2375         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2376                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2377
2378         rmd.mfn = mfn;
2379         rmd.prot = prot;
2380
2381         while (nr) {
2382                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2383                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2384
2385                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2386                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2387                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2388                 if (err)
2389                         goto out;
2390
2391                 err = -EFAULT;
2392                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2393                         goto out;
2394
2395                 nr -= batch;
2396                 addr += range;
2397         }
2398
2399         err = 0;
2400 out:
2401
2402         flush_tlb_all();
2403
2404         return err;
2405 }
2406 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);
2407
2408 #ifdef CONFIG_XEN_DEBUG_FS
2409
2410 static int p2m_dump_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2411 {
2412         return single_open(filp, p2m_dump_show, NULL);
2413 }
2414
2415 static const struct file_operations p2m_dump_fops = {
2416         .open           = p2m_dump_open,
2417         .read           = seq_read,
2418         .llseek         = seq_lseek,
2419         .release        = single_release,
2420 };
2421
2422 static struct dentry *d_mmu_debug;
2423
2424 static int __init xen_mmu_debugfs(void)
2425 {
2426         struct dentry *d_xen = xen_init_debugfs();
2427
2428         if (d_xen == NULL)
2429                 return -ENOMEM;
2430
2431         d_mmu_debug = debugfs_create_dir("mmu", d_xen);
2432
2433         debugfs_create_u8("zero_stats", 0644, d_mmu_debug, &zero_stats);
2434
2435         debugfs_create_u32("pgd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pgd_update);
2436         debugfs_create_u32("pgd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2437                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2438         debugfs_create_u32("pgd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2439                            &mmu_stats.pgd_update_pinned);
2440
2441         debugfs_create_u32("pud_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pud_update);
2442         debugfs_create_u32("pud_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2443                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2444         debugfs_create_u32("pud_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2445                            &mmu_stats.pud_update_pinned);
2446
2447         debugfs_create_u32("pmd_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pmd_update);
2448         debugfs_create_u32("pmd_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2449                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2450         debugfs_create_u32("pmd_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2451                            &mmu_stats.pmd_update_pinned);
2452
2453         debugfs_create_u32("pte_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.pte_update);
2454 //      debugfs_create_u32("pte_update_pinned", 0444, d_mmu_debug,
2455 //                         &mmu_stats.pte_update_pinned);
2456         debugfs_create_u32("pte_update_batched", 0444, d_mmu_debug,
2457                            &mmu_stats.pte_update_pinned);
2458
2459         debugfs_create_u32("mmu_update", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.mmu_update);
2460         debugfs_create_u32("mmu_update_extended", 0444, d_mmu_debug,
2461                            &mmu_stats.mmu_update_extended);
2462         xen_debugfs_create_u32_array("mmu_update_histo", 0444, d_mmu_debug,
2463                                      mmu_stats.mmu_update_histo, 20);
2464
2465         debugfs_create_u32("set_pte_at", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.set_pte_at);
2466         debugfs_create_u32("set_pte_at_batched", 0444, d_mmu_debug,
2467                            &mmu_stats.set_pte_at_batched);
2468         debugfs_create_u32("set_pte_at_current", 0444, d_mmu_debug,
2469                            &mmu_stats.set_pte_at_current);
2470         debugfs_create_u32("set_pte_at_kernel", 0444, d_mmu_debug,
2471                            &mmu_stats.set_pte_at_kernel);
2472
2473         debugfs_create_u32("prot_commit", 0444, d_mmu_debug, &mmu_stats.prot_commit);
2474         debugfs_create_u32("prot_commit_batched", 0444, d_mmu_debug,
2475                            &mmu_stats.prot_commit_batched);
2476
2477         debugfs_create_file("p2m", 0600, d_mmu_debug, NULL, &p2m_dump_fops);
2478         return 0;
2479 }
2480 fs_initcall(xen_mmu_debugfs);
2481
2482 #endif  /* CONFIG_XEN_DEBUG_FS */